JP6444794B2 - 半導体素子の製造方法及びその製造に用いられるプラズマエッチング装置 - Google Patents
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Description
[プラズマエッチング装置]
図1は、本実施形態の半導体素子の製造方法に利用されるプラズマエッチング装置の模式図である。
基台51と接続される。高周波電源55は、基台51に高周波電力を供給して、基台51とプラズマとの間にバイアス電位を与える。このバイアス電位により、プラズマ化により生成されたイオンが、基台51上の半導体基板Kに入射する。
本実施形態の半導体素子の製造方法は、上述のプラズマエッチング装置1を用いて実施される。本製造方法は、保護膜形成工程と、異方性エッチング工程と、等方性エッチング工程とを順次繰り返して実施して、半導体素子を形成する。このようなプロセスはたとえば、ボッシュプロセスである。以下、各工程について詳述する。
初めに、半導体基板K上にエッチングマスクを形成する。エッチングマスクは、周知の方法で形成される。エッチングマスクはたとえば、フォトレジストをスピンコート装置で塗布して形成される。エッチングマスクを形成した後、エッチングマスクに開口を形成する。エッチングマスクの素材は上述のフォトレジストが一般的であるが、特に限定されない。エッチングマスクは二酸化珪素(SiO2)であってもよい。
まず、保護膜形成工程を実施する。保護膜形成工程では、ガス供給部32及び33から保護膜形成ガスをプラズマ生成空間に供給し、プラズマ化する。プラズマによって生成された生成物は孔のマスク上、側壁、及び底面に堆積し、保護膜を形成する。
保護膜を形成した後、異方性エッチングを実施する。具体的には、ガス供給部31から、エッチングガス(SF6ガス)をプラズマ生成空間に供給する。さらにコイル41及び基台51に高周波電力を印加する。このとき、等方性エッチング工程時よりも、基台51に印加する電力を高くする。コイル41への高周波電力の印加により、エッチングガスがプラズマ化される。
孔の底面の保護膜を除去した後、等方性エッチング工程を実施する。ガス供給部31からプラズマ生成空間に供給されたエッチングガスは、プラズマ生成装置4によりプラズマ化される。このとき、基台51には異方性エッチング工程よりも低い電力が印加されるため、異方性エッチング工程の場合よりも、半導体基板Kへのイオンの入射が弱くなる。つまり、等方性エッチング工程では、プラズマ化により生成したイオンによる物理エッチングよりも、プラズマ化により生成したラジカルによる化学エッチングの方が強い。そのため、等方性エッチングが進行する。このとき、孔の側壁には保護膜が残存するため、孔の底面において化学エッチングが進行する。等方性エッチング工程の後、保護膜形成工程を実施する。
図6に示すとおり、希釈装置8はさらに、ガイド部材83を備えてもよい。ガイド部材83は、半導体基板Kの周縁の上方に配置される。図6では、ガイド部材83は、ノズル81よりも基台51の中心寄りに配置される。図6中のガイド部材83は筒状であり、ノズル81の噴射孔と対向する主面83Aを有する。主面83Aは、基台51の中心に向かって下方に傾斜する。つまり、主面83Aは、上端から下方に向かって径が小さくなるテーパ形状を有する。主面83Aの下辺部は、半導体基板Kの周縁の上方に配置される。
図8は、第2の実施形態によるプラズマエッチング装置1Aの処理空間近傍領域の拡大図である。図8を参照して、プラズマエッチング装置1Aは、プラズマエッチング装置1と比較して、希釈装置8を備えず、かつ、漏斗部材7に代えて、漏斗部材7Aを備える。プラズマエッチング装置1Aのその他の構成は、プラズマエッチング装置1と同じである。
漏斗部材7Aは、チャンバ下部22の処理空間内に配置される。漏斗部材7Aは、基台51の配置領域の上方に配置される。漏斗部材7Aは筒状であり、上端から下方に向かって内径が徐々に小さくなる内周面71を有する。漏斗部材7Aの上端の開口の内径は、プラズマ生成空間の外径(つまり、チャンバ上部21の内径)以上である。漏斗部材7Aの下端の開口は、配置領域(又は半導体基板K)の外径以上が好ましい。
2 チャンバ
3 ガス供給装置
4 プラズマ生成装置
51 基台
6 排気装置
7,7A 漏斗部材
71 内周面
72 排気路
8 希釈装置
81 ノズル
83 ガイド部材
83A 主面
Claims (13)
- プラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間の下方に配置され前記プラズマ生成空間とつながる処理空間とを有するチャンバと、
前記プラズマ生成空間にエッチングガスを供給するガス供給装置と、
前記エッチングガスを前記プラズマ生成空間内でプラズマ化するためのプラズマ生成装置と、
前記処理空間内に配置され、上面に半導体基板を配置可能な基台と、
前記処理空間内の前記基台に配置される前記半導体基板の周縁に希釈ガスを供給する希釈装置とを備えるプラズマエッチング装置を用いた半導体素子の製造方法であって、
前記プラズマ生成空間内に前記エッチングガスを供給してプラズマ化し、第1電力を前記基台に印加して前記半導体基板をエッチングする第1エッチング工程と、
前記第1エッチング工程後、前記第1電力よりも低い第2電力を前記基台に印加して前記半導体基板をエッチングする第2エッチング工程とを備え、
少なくとも前記第2エッチング工程では、前記希釈装置により、前記半導体基板の周縁に前記希釈ガスを供給する、半導体素子の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体素子の製造方法であって、
前記第2エッチング工程でのみ、前記半導体基板の周縁に前記希釈ガスを供給する、半導体素子の製造方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の半導体素子の製造方法であって、
前記希釈装置は、
前記希釈ガスを噴射するノズルと、
前記半導体基板の周縁上方に配置され、前記ノズルから噴射されたガスを前記半導体基板の周縁に導く主面を有するガイド部材とを備える、半導体素子の製造方法。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法であって、
前記プラズマ生成装置はさらに、
前記処理空間内であって前記基台のうち前記半導体基板を配置可能な領域の上方に配置され、上端から下方に向かって徐々に内径が小さくなる内周面を有する漏斗部材を備え、
前記漏斗部材は、前記内周面に開口を有する排気路を有し、
前記製造方法では、前記排気路からプラズマ化された前記エッチングガス及び希釈ガスを前記排気路を通じて前記チャンバの外部に排気する、半導体素子の製造方法。 - プラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間の下方に配置され前記プラズマ生成空間とつながる処理空間とを有するチャンバと、
前記プラズマ生成空間にエッチングガスを供給するガス供給装置と、
前記エッチングガスを前記プラズマ生成空間内でプラズマ化するためのプラズマ生成装置と、
前記処理空間内に配置され、上面に半導体基板を配置可能な基台と、
前記処理空間内の前記基台に配置される前記半導体基板の周縁に希釈ガスを供給する希釈装置とを備え、
前記希釈装置は、
前記処理空間内における前記基台の上方に配置され、前記希釈ガスを噴射するノズルと、
前記半導体基板の周縁上方に配置され、前記ノズルから噴射されたガスを前記半導体基板の周縁に導く主面を有するガイド部材とを備える、プラズマエッチング装置。 - プラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間の下方に配置され前記プラズマ生成空間とつながる処理空間とを有するチャンバと、
前記プラズマ生成空間にエッチングガスを供給するガス供給装置と、
前記エッチングガスを前記プラズマ生成空間内でプラズマ化するためのプラズマ生成装置と、
前記処理空間内に配置され、上面に半導体基板を配置可能な基台と、
前記処理空間内であって前記基台のうち前記半導体基板を配置可能な領域の上方に配置され、上端から下方に向かって徐々に内径が小さくなる内周面を有する漏斗部材とを備え、
前記漏斗部材は、前記内周面に開口を有する排気路を含む、プラズマエッチング装置。 - 請求項6に記載のプラズマエッチング装置であって、
前記開口は、前記漏斗部材の高さ方向中央よりも上方の内周面部分に形成される、プラズマエッチング装置。 - 請求項6又は請求項7に記載のプラズマエッチング装置であって、
前記漏斗部材の下端は前記基台の上面と近接して配置され、
前記漏斗部材の下端と前記基台の上面との間の隙間で形成される開口は、前記排気路の開口よりも小さい、プラズマエッチング装置。 - 請求項6に記載のプラズマエッチング装置であってさらに、
前記処理空間内の前記基台に配置される前記半導体基板の周縁に希釈ガスを供給する希釈装置とを備える、プラズマエッチング装置。 - 請求項9に記載のプラズマエッチング装置であって、
前記希釈装置は、
前記希釈ガスを噴射する噴射口を有するノズルと、
前記半導体基板の周縁上方に配置され、前記ノズルから噴射されたガスを前記半導体基板の周縁に導く主面を有するガイド部材とを備える、プラズマエッチング装置。 - 請求項10に記載のプラズマエッチング装置であって、
前記ノズルは前記漏斗部材の下端に配置され、
前記ガイド部材は前記ノズルよりも前記基台の中心寄りに配置され、前記主面は前記ノズルと対向し、かつ、前記基台の中心に向かって下方に傾斜している、プラズマエッチング装置。 - 請求項5に記載のプラズマエッチング装置であって、
前記基台は、
上面に前記半導体基板が配置され、前記半導体基板の裏面を電気的に吸着する静電チャックと、
前記半導体基板が配置される配置領域の周囲に配置されるリング状の絶縁層とを備える、プラズマエッチング装置。 - 請求項5に記載のプラズマエッチング装置であってさらに、
前記処理空間内であって前記基台のうち前記半導体基板を配置可能な領域の上方に配置され、上端から下方に向かって徐々に内径が小さくなる内周面を有する漏斗部材を備える、プラズマエッチング装置。
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